湖北孝感三中2013届高三物理 新信息冲刺模块试题(力学实验)

孝感三中2013届高三复习新信息冲刺模块〔力学实验〕试题 1、某宇航员登陆某颗星球后，想要测量该星球外表的
重力加速度。

为此该宇航员让一物体在重力作用下做
平抛运动(空气阻力可以忽略)，并用携带的频闪照相机
拍摄下了一段运动过程如图。

频闪照相机的频率为
f=10.0Hz ，照片中的每个小方块都为正方形且代表的实
际长度为L=2.50cm 。

(1)测量重力加速度的表达式应为g=___________；(用
所给物理量的字母表达)
(2)根据交待数据，可求得此平抛运动初速度为
v0=____________，星球外表重力加速度g=_______________；(结果保存3位有效数字)
(3)离开该星球时，宇航员让宇宙飞船在距离该星球外表非常近的圆轨道上飞行，并测出周期为T ，假设该星球自转可以忽略，如此该宇航员根据所测得的星球外表重力加速度g ，以与的引力常量G ，算出了该星球的质量M ，如此该宇航员计算的表达式为M=_____________。

2、甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律〞的实验，装置如下列图。

①两位同学用砝码盘〔连同砝码〕的重力作为小车〔对象〕受到
的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响。

他们将长
木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地
做____________运动。

另外，还应满足砝码盘〔连同砝码〕的质
量m 小车的质量M 。

〔填“远小于〞、“远大于〞
或“近似等于〞〕
接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速
度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系。

②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a 。

图2是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm 。

实验中使用的电源是频率f=50Hz 的交变电流。

根据以上数据，可以算出小车的加速度a= m/s2。

〔结果保存三位有效数字〕
③乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质
量M ，得到小车的加速度a 与质量M 的数据，
画出a ~1M 图线后，发现：当1
M 较大时，图线
发生弯曲。

于是，该同学后来又对实验方案进展
了进一步地修正，防止了图线的末端发生弯曲的现象。

那么，该同学的修正方案可能是
( )
A ．改画a 与m M +1
的关系图线B ．改画a 与)(m M +的关系图线
C ．改画 a 与M m
的关系图线 D ．改画a 与2)(1m M +的关系图线
3、I.某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，小车在橡皮筋的作用下拖着纸带由静止运动到木板底端，如下操作不正确的答案是
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致
C．放小车的长木板应该尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
Ⅱ.在探究平抛运动的规律时，可以选用如下各种装置图，以下说法合理的是
A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，只能用眼睛看A、B两球是否同
时落地
B．选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B一定要水平
C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置
由静止释放钢球
D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录
像获得平抛轨迹
Ⅲ．〔10分〕甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律〞的实验，装置如下列图。

①两位同学用砝码盘〔连同砝码〕的重力作为小车〔对象〕受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响。

他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做______运动。

另外，还应满足砝码盘〔连同砝码〕的质量m 小车的质量M〔填“远小于〞、“远大于〞或“近似等于〞〕。

接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系。

②甲同学通过对小车所牵引纸带的
测量，就能得出小车的加速度a。

如
下图是某次实验所打出的一条纸
带，在纸带上标出了5个计数点，
在相邻的两个计数点之间还有4个
点未标出，图中数据的单位是cm。

实验中使用的电源是频率f=50Hz的
交变电流。

根据以上数据，可以算出小车的加速度
a= m/s2。

〔结果保存三位有效数字〕
③乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，
画出a-1
M图线后，发现：当
1
M较大时，图线发生弯曲。

于是，该同学后来又对实验方案进
展了进一步地修正，防止了图线的末端发生弯曲的现象。

那么，该同学的修正方案可能是
A ．改画a 与m M +1
的关系图线 B ．改画a 与)(m M +的关系图线
C ．改画 a 与M m
的关系图线 D ．改画a 与2)(1m M +的关系图线
4、如下列图，〔甲〕图是某学生测量“匀变速直线运动的加速度〞的实验装置，由于实验中连接重物和木块的细线过长，所以当重物着地后，木块还会在木板上继续滑行，图〔乙〕所示纸带是重物着地后的一段打点纸带〔注意图中任两个计数点间都有四个点没有标出〕。

假设打点计时器所用的交流电频率为50Hz ，如此木块的加速度为a=_____m/s2，木块与木板间的动摩擦因数μ=_____。

〔g=10 m/s2忽略空气阻力以与纸带与打点计时器间的摩擦，所有结果保存两位有效数字〕
5、“验证力的平行四边形定如此〞的实验情况如图13〔甲〕所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和OC 为细绳，图〔乙〕是在白纸上根据实验结果画出的图。

如果没有操作失误，图〔乙〕中的F 与F ′两力中，方向一定沿AO 方向的是______。

本实验采用的科学方法是______
A ．理想实验法
B ．等效替代法
C ．控制变量法
D ．建立物理模型法
6、在验证牛顿第二定律的实验中：
〔1〕某组同学用如图14〔甲〕所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，如下措施中不需要和不正确的答案是______
①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
A ．①③⑤
B ．②③⑤
C ．③④⑤
D ．②④⑤
〔2〕某组同学实验得出数据，画出a-F 图14如图〔乙〕所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是______
A ．实验中摩擦力没有平衡
B ．实验中摩擦力平衡过度
C ．实验中绳子拉力方向没有跟平板平行
D ．实验中小车质量发生变化
7、橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x 与弹力F 成正比，即F=kx ，k 的值与橡皮筋
未受到拉力时的长度L 、横截面积S 有关，理论与实际都明确
L YS k
，其中Y 是一个由材料
决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。

〔1〕在国际单位中，杨氏模量Y 的单位应该是______．
A ． N
B ． m
C ． N/m
D ． Pa 〔2〕在一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图15〔甲〕所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y 的值，首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm ，利用测量工具a 测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm ，那么测量工具a 应该是___ _。

〔3〕用如图〔甲〕所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y 值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F 与伸长量x 的实验记录。

处理数据时，可在图〔乙〕中作出F-x 的图像，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=______N/m 。

〔保存两位有效数字〕
拉力F(N) 5 10
15 20 25 伸长量x 〔cm 〕 1.6
3.2
4.8 6.4 8 (4)这种橡皮筋的杨氏模量Y=______。

〔保存一位有效数字〕
8、某同学利用如下列图的实验装置验证机械能守恒定律.
〔1〕请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当：
① ；
② ；
〔2〕该同学经正确操作得到如如下图6-2所示的纸带，取连续的
六个打的点A 、B 、C 、D 、E 、F 为计数点，测得点A 到B 、C 、D 、E 、F
的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5．假设打点的频率为f ，如此打E
点时重物速度的表达式为：E v .
〔3〕假设利用此装置测量当地的重力加速度，如此
g = 。

9、在探究物体的加速度a 与物体所受外力F 、物体质量M 间的关系时，采用如下列图的实验装置．小车与车中的砝码质量用M 表示，盘与盘中的砝码质量用m 表示．
①当M 与m 的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
②某一组同学先保持盘与盘中的砝码质量m 一定来做
实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的答案是
________．
A ．平衡摩擦力时，应将盘与盘中的砝码用细绳通过定
滑轮系在小车上
B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C ．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D ．用天平测出m 以与小车质量M ，小车运动的加速度可直接用公式a ＝mg M 求出
③另两组同学保持小车与车中的砝码质量M 一定，探究加速度a 与所受外力F 的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a －F 关系图象分别如图1和图2所示，其原因分别是：
图1 图2
图1： ____________________________________________________；
图2： _____________________________________________________.
10、在“验证机械能守恒定律〞实验中，有三个同学做了如下的实验：
⑴张三同学安装的实验装置如图a 所示，实验得到纸带上留下的
打点痕迹情况如图b 所示,这样的操作可能会导致实验误差较大，
从图中可以看出安装实验装置时明显存在的问题
是 。

〔2〕李四同学用正确安装的装置进展实验，获取一张纸带如图c 所
示，但起始点模糊不清。

取后面连续打出的清晰点来研究，测出B 、
C 、
D 、
E 、
F 到A 点的距离为hB 、hC 、hD 、hE 、hF ，然后分别计算出
B 、
C 、
D 、
E 点的速度vB 、vc 、vD 、vE ，最后在v2-h 坐标系中，
描出B 、C 、D 、E 点对应的坐标，如图d 所示。

如果这些
点可连成一条直线，要判断重物下落过程中机械能是否守恒，还需要
_ 。

〔3〕王五同学也用正确安装的装置进展实验，来探究重物下落过程中动能与势能的转化问题。

图e 为一条符合实验要求的纸带，O 点为打点计时器打下的第一点。

取打下O 点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h 时所对应的动能Ek 和重力势能EP 。

建立坐标系，横轴表示h ，纵轴表示Ek 和Ep ，根据数据在图f 中绘出图线I 和图线II 。

已求得图线I 斜率的绝对值k1=2.94J/m ，请计算图线II 的斜率k2= J/m 〔保存3位有效数字〕。

重物和纸带在下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为 〔用k1和k2表示〕。

图c
图e 图d 1.9 5.8 9.6 13.4 单位：mm
图b 图a
11、〔1〕某同学设计了如下列图的装置来验证“加速度与力的关系〞.把打点计时器固定在长木板上，把纸带穿过打点计时器连在小车的左端.将数字测力计固定在小车上，小车放在长木板上.在数字测力计的右侧拴有一细线，细线跨过固定在木板边缘的定滑轮与一重物相连，在重物的牵引下，小车在木板上加速运动，数字测力计可以直接显示细线拉力的大小.
采用数显测力计测量细线拉力与用重物重力代替拉力的方法相比 〔填选项前的字母〕
A ．可以不用平衡摩擦力
B ．直接测量小车〔包括测力计〕所受
的拉力， 可以减少误差
C ．利用此实验装置不用测量重物的质量
D ．重物的质量要远远小于小车和数显测力计的总质量
②如下图是某同学在此实验中获得的一条纸带，其中两相邻计数点间有四个点未画出.打点计时器使用的交流电源的频率为50HZ ，如此小车运动的加速度a=_______m/s2.
③保持小车和数字测力计的总质量一定，改变钩码的质量，测出相应的加速度．采用图象法
数字测力计
打2-
12、某同学为了探究杆转动时的动能表达式，设计了如下列图的实验：质量为m 的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O 处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端A 经过某位置时的瞬时速度vA ，并记下该位置与转轴O 的高度 ⑴设杆的宽度为L 〔L 很小〕，A 端通过光电门的时间为t ，如此A 端通过光电
门的瞬时速度vA 的表达式为 ▲ 。

⑵调节h 的大小并记录对应的速度vA ，数据如上表。

为了形象直观地反映vA 和h 的关 系，请选择适当的纵坐标并画出图象。

⑶当地重力加速度g 取10m/s2，结合图象分析，杆转动时的动能Ek= ▲ 〔请用质量m 、速度vA 表示〕。

13、在“探究小车速度随时间变化的规律〞的实验中，小车做匀加速直线
运动，打点计时器接在50HZ 的低压交变电源上。

某同学在打出的纸带上
每5点取一个计数点，共取了A 、B 、C 、D 、E 、F 六个计数点〔每相邻两
个计数点间的四个点未画出〕。

从每一个计数点处将纸带剪开分成五段〔分别为a 、b 、c 、d 、e 段〕，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy 坐标系中，如下列图，由此可以得到一条表示v-t 关系的图线，从而求出
加速度的大小。

〔1〕请你在xoy 坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t 关系的图线〔作答在答题纸的图上〕； 〔2〕从第一个计数点开始计时，为求出0.15s 时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答： _▲ ；
〔3〕假设测得a 段纸带的长度为2.0cm ，e 段纸带的长度为10.0cm ，如此可求出加速度的大小为 _▲ m/s2。

14、某组同学在做“探究功与速度变化的关系〞实验时的装置如下列图，他们将轨道的一端垫得很商，并让小车从图示位置由静止释放。

A B C D E F
(1) 请指出其中错误或不妥的三处：
__▲___ ▲▲
(2)改良上述错误或不妥后，一实际操作中还要求〔写出一条即可)：___▲__
15、某学生做探究“匀变速直线运动〞的实
验，由于实验中连接重物和木块的细线过
长，所以当重物着地后，木块还会在水平
木板上继续滑行。

图甲所示的纸带是重物
着地后的一段打了点的纸带〔纸带上连续两个计数点间都有四个点没有标出〕。

g=10m/s2，忽略空气阻力以与纸带与打点计时器间的摩擦.假设打点计时器所用的交流电频率为50Hz，如此重物着地后木块的加速度大小a= m/s2，纸带运动的方向〔填“向左〞或“向右〞〕，木块与木板间的动摩擦因数μ= 。

〔要求所有计算结果保存小数点后两位〕
16、用如下列图实验装置验证机械能守恒定律。

通过电磁铁控制的小铁
球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒
计时器〔图中未画出〕记录下挡光时间t，测出AB之间的距离h。

实验
前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。

〔1〕为了验证机械能守恒定律，还需要测量如下哪些物理量_ 。

A. A点与地面间的距离H
B. 小铁球的质量m
C. 小铁球从A到B的下落时间tAB
D. 小铁球的直径d
〔2〕假设下落过程中机械能守恒，如此1
t 2与h的关系式为
1
t 2
= 。

A B C D E
7.72
单位：cm
7.21 6.71 6.22
B
A
参考答案
1、2、
3、I. A C Ⅱ.B D
Ⅲ．①匀速直线运动，远小于②0.343
③A
4、－0.50 ；0.050 〔或5.0×10－2〕
5、〔1〕F′〔2〕 B
6、〔1〕 B 〔2〕 B
7、〔1〕 D 〔2〕螺旋测微器〔或千分尺〕〔3〕3.1×102 〔4〕5×106Pa
8、〔1〕①打点计时器应接交流电源；
②重物释放时应紧靠打点计时器；
〔2〕
53
2
E
h h f v
-
=
（）
〔3〕
2
531
(2)
4
h h h f
g
-+
=
〔舍去AB段〕；
或
2
532
(-)
6
h h h f
g
-
=
〔舍去CD段〕；
或
2
42
(2)
4
h h f
g
-
=
〔舍去EF段〕
9、①m≪M ②B
③图1：m过大(或M
过小)，造成m不是远小于M
word - 11 - / 11 图2：没有平衡摩擦力或木板的倾角过小
10、〔1〕重物会落到桌面上，重物下落距离太短
(2)判断直线的斜率是否接近当地重力加速度的两倍
(3) 2.80〔+0.07内都可以〕
12
1k k k - 11、○1BC ○20.39 ○3如图略
12、⑴t L
⑵如图〔纵坐标，图象〕
⑶261A mv
13、〔1〕如图
〔2〕 b (3) 2.0
14、〔1〕电磁打点计时器错接直流电源，平衡摩擦力过度〔倾角过大〕，小车释放位置离打点计时器过远。

〔2〕所用橡皮筋规格一样，〔或从一样位置释放小车，或先通电后释放小车〕。

15、0.50 向左 0.05
解析：由逐差法得24DE
CD BC AC S S S S a T +--=又0.1T S =，代入数据得20.5/a m s =-。

由点迹间
距离越来越小可知纸带运动方向向左。

木块和木板间摩擦力提供减速的加速度故umg ma =，得0.05μ=。

16、〔1〕D 〔2〕1t 2 = 2 gd 2 h。